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    柴海軍（1971—）
女，工程師，高級(jí)企業(yè)信息管理師，1992年畢業(yè)于撫順石油學(xué)院計(jì)算機(jī)系，同年進(jìn)入中國(guó)石油寧夏石化公司工作。在公司信息中心先后從事軟件開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)管理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、企業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用管理等工作。

1 前言

    實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)以生產(chǎn)過程中實(shí)時(shí)過程數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以優(yōu)化生產(chǎn)過程和提高管理水平為手段，以提高生產(chǎn)收益和降低生產(chǎn)能耗為目的，通過采集、存儲(chǔ)生產(chǎn)過程中大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，完成對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和主要相關(guān)數(shù)據(jù)的積累，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)綜合統(tǒng)計(jì)、分析，加強(qiáng)生產(chǎn)過程監(jiān)控、調(diào)度綜合事務(wù)管理，輔助生產(chǎn)管理者對(duì)生產(chǎn)作出正確的判斷與決策，為實(shí)現(xiàn)全廠生產(chǎn)過程的計(jì)劃和優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。

    通過各生產(chǎn)裝置實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的建立，使全廠生產(chǎn)實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)更加完善，管理部門能夠遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)視、瀏覽、回顧生產(chǎn)現(xiàn)狀（以WEB方式），在辦公室之外的用戶可以通過訪問企業(yè)的Web服務(wù)器瀏覽，并為以后的管理信息系統(tǒng)提供原始生產(chǎn)數(shù)據(jù)源。

    石化行業(yè)生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)建設(shè)始終堅(jiān)持以生產(chǎn)處室為基礎(chǔ)，為生產(chǎn)處室提供可靠穩(wěn)定的數(shù)據(jù)平臺(tái)，以滿足各處室的深層次開發(fā)。同時(shí)為公司的各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)提供決策依據(jù)。同時(shí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是生產(chǎn)制造集成系統(tǒng)（CMIS）的核心，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行全面監(jiān)控甚至最終實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，首先要建立完整的生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。即以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、存儲(chǔ)和監(jiān)視，并圍繞這些數(shù)據(jù)開發(fā)出各種實(shí)用程序。

    實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的對(duì)象是生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的核心就是數(shù)據(jù)管理，它采集并存儲(chǔ)與流程相關(guān)的生產(chǎn)工程實(shí)時(shí)工藝數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)采集、存儲(chǔ)生產(chǎn)信息，用來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)、降低成本、增加產(chǎn)量。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為最終用戶提供了快捷、高效的工廠信息。通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)還可以集成產(chǎn)品計(jì)劃、維護(hù)管理、專家系統(tǒng)、化驗(yàn)信息系統(tǒng)、生產(chǎn)過程模擬等后期的應(yīng)用系統(tǒng)，在業(yè)務(wù)管理和生產(chǎn)之間起到橋梁作用。由此看出，為進(jìn)一步提高生產(chǎn)管理效率，盡快建立完整的生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是非常必要的。

2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)以及體系結(jié)構(gòu)

    目前較為流行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)有國(guó)外有三種，國(guó)內(nèi)的有三種：

    （1）InfoPlus。美國(guó)ASPEN公司的產(chǎn)品，其核心是一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，外層有多個(gè)能滿足不同需求的層次化產(chǎn)品，為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和應(yīng)用、歷史數(shù)據(jù)的管理、整體的先進(jìn)控制和優(yōu)化，提供了有效的支持環(huán)境和開發(fā)平臺(tái)。InfoPlus能與幾乎所有的底層設(shè)備相連，如盤裝儀表、DCS、PLC、罐區(qū)檢測(cè)系統(tǒng)等數(shù)據(jù)源。InfoPlus把生產(chǎn)裝置操作信息、流程數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)有機(jī)地結(jié)合在一起，具有監(jiān)測(cè)顯示、生產(chǎn)管理、先進(jìn)控制等功能，填補(bǔ)了管理與控制的“夾縫”，為管控一體化提供了支持平臺(tái)。

    （2）PI(Plant Information system)。美國(guó)OSI Software公司開發(fā)的一套基于C/S的商品化軟件應(yīng)用平臺(tái)，分布式結(jié)構(gòu)，在多種系統(tǒng)配置下運(yùn)行，支持的客戶個(gè)數(shù)無(wú)限制，可使用多個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)器。因其采用旋轉(zhuǎn)門壓縮專利技術(shù)和獨(dú)到的二次過濾技術(shù)，使進(jìn)入到PI數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)經(jīng)過有效的壓縮，極大地節(jié)省了硬盤空間，能夠處理超大量信息(數(shù)十萬(wàn)點(diǎn))，可以數(shù)據(jù)原型存儲(chǔ)，具有很高的可靠性和很快的執(zhí)行速度，能提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析軟件、簡(jiǎn)捷的報(bào)表生成工具和完美的Web瀏覽，為生產(chǎn)信息和管理信息提供了十分友好的集成環(huán)境。

    （3）Uniformance。美國(guó)Honeywell Hi-spec公司推出的工廠一體化解決方案中的一個(gè)軟件產(chǎn)品。Uniformance數(shù)據(jù)庫(kù)是該軟件的基礎(chǔ)，它是一個(gè)綜合性的工廠信息管理系統(tǒng)。Uniformance由3部分組成：(a)工廠歷史數(shù)據(jù)庫(kù)(PHD)，用來(lái)收集、存儲(chǔ)和重現(xiàn)連續(xù)的過程數(shù)據(jù)、物料移動(dòng)數(shù)據(jù)、操作事件、質(zhì)量數(shù)據(jù)等，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的無(wú)縫連接；(b)工廠參考模型(Plant Refeerence Model)，用來(lái)存放工廠的參考數(shù)據(jù)和組態(tài)數(shù)據(jù)，它是工廠歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)，其信息存儲(chǔ)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中；(c)桌面應(yīng)用，提供用來(lái)對(duì)工廠數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、分析和打印報(bào)表的實(shí)用工具。

    （4）國(guó)內(nèi)主要有北京三維、浙大中控、和利時(shí)三家。其中由北京三維天地科技有限公司開發(fā)的SuperInfo2.5是一套具有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的商業(yè)化應(yīng)用系統(tǒng)，在國(guó)內(nèi)的知名度及應(yīng)用范圍相對(duì)較高。由于SuperInfo系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)就采用了模塊化的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，幾種不同類型、不同版本的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)之間可實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。它具有靈活的體系結(jié)構(gòu)，支持拆分和擴(kuò)展，在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(RTDB)中自選所需模塊，這樣大大增加了用戶在數(shù)據(jù)庫(kù)上選用的多樣性和靈活性，又減少了用戶的開銷。SuperInfo實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)可以與各種DCS、PLC、實(shí)時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，將生產(chǎn)中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)集中在一起，為數(shù)據(jù)的深入開發(fā)應(yīng)用提供一個(gè)可靠的數(shù)據(jù)平臺(tái)。通過SuperInfo, 可以訪問管理工廠所需的全部信息，也可提供一個(gè)強(qiáng)大的生產(chǎn)制造和管理用的信息系統(tǒng)。SuperInfo 所提供的適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)制造信息，能夠使操作員、工程師、維護(hù)人員和管理人員達(dá)到他們的目標(biāo)。

    2.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)主要特點(diǎn)是時(shí)間特性

    （1）數(shù)據(jù)與時(shí)間相關(guān)

    按照與之相關(guān)的時(shí)間的性質(zhì)不同又可分為兩類：

    數(shù)據(jù)本身就是時(shí)間即從“時(shí)間域” 中取值，如“日期”，稱為“用戶定義的時(shí)間”，也就是用戶自己知道，而系統(tǒng)并不知道它是時(shí)間，系統(tǒng)將毫無(wú)區(qū)別地把它像其他數(shù)據(jù)一樣處理。

    數(shù)據(jù)的值隨時(shí)間而變化數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)是對(duì)其所服務(wù)的“ 現(xiàn)實(shí)世界”中對(duì)象狀態(tài)的描述，對(duì)象狀態(tài)發(fā)生變化則引起數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)數(shù)據(jù)值的變化，因而與數(shù)據(jù)值變化相聯(lián)的時(shí)間可以是現(xiàn)實(shí)對(duì)象狀態(tài)的實(shí)際時(shí)間，稱為“真實(shí)”或“事件” 時(shí)間（現(xiàn)實(shí)對(duì)象狀態(tài)變化的事件發(fā)生時(shí)間），也可以是將現(xiàn)實(shí)對(duì)象變化的狀態(tài)記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)，即數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)數(shù)據(jù)值變化的時(shí)間，稱為“事務(wù)時(shí)間”（任何對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作都必須通過一個(gè)事務(wù)進(jìn)行）。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的導(dǎo)出數(shù)據(jù)也是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，與之相聯(lián)的時(shí)間自然是事務(wù)時(shí)間。

    （2）實(shí)時(shí)事務(wù)有定時(shí)限制

    典型的就是其“截止時(shí)間”。對(duì)于RTDB，其結(jié)果產(chǎn)生的時(shí)間與結(jié)果本身一樣重要，一般只允許事務(wù)存取“ 當(dāng)前有效” 的數(shù)據(jù)，事務(wù)必須維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的“時(shí)間一致性”。另外，外部環(huán)境（現(xiàn)實(shí)世界）的反應(yīng)時(shí)間要求也給事務(wù)施以定時(shí)限制。

    2.2 時(shí)實(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)平臺(tái)的應(yīng)用模式如圖1所示。系統(tǒng)由數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)應(yīng)用四個(gè)層次構(gòu)成。數(shù)據(jù)源指實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的來(lái)源，主要有常規(guī)儀表、二次儀表和PLC；數(shù)據(jù)管理指生產(chǎn)數(shù)據(jù)（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)）在三種數(shù)據(jù)庫(kù)（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)）中的數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)共享；數(shù)據(jù)集成指各種數(shù)據(jù)基于Web的集成，包括統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)應(yīng)用方式等；數(shù)據(jù)應(yīng)用指用戶在本地或遠(yuǎn)程對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的訪問和利用。

3 上層典型應(yīng)用

    （1）流程圖瀏覽（View）

    實(shí)時(shí)查看生產(chǎn)流程，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的分層顯示，同一個(gè)裝置對(duì)于不同的使用人員，呈現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)界面。如企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)需要的是進(jìn)料、產(chǎn)品、加工量、收率等，工藝管理員需要的是工藝指標(biāo)值，設(shè)備管理人員關(guān)心的是設(shè)備狀態(tài)。